Applicabili su superfici verticali e idonee anche con radiazione diffusa, le celle solari a sensibilizzatore organico DSSC potranno rivestire i nuovi edifici
La questione energetica sta assumendo un'importanza sempre maggiore nell'agenda politica dei vari governi e
il confronto con la ricerca scientifica dovrebbe fornire delle linee guida alle scelte economiche dei singoli paesi. E' partendo da questa considerazione che
Luciano Maiani,
presidente del CNR, ha esposto, in un articolo apparso recentemente, lo stato della ricerca scientifica impegnata sul fronte del settore rinnovabili e i progetti sui quali, a livello nazionale ed europeo, si sta maggiormente investendo.
In un paese come l'Italia, che dipende ancora fortemente dai combustibili fossili, che costituiscono da soli circa l'80% della bilancia energetica, il Cnr ritiene necessario uno
sfruttamento maggiore delle caratteristiche fisiche e climatiche del territorio. In questo senso, uno dei campi in cui l'impegno dell'ente è particolarmente attivo è quello della geotermia. Un impulso in questo settore, sopratutto nelle aree del Mezzogiorno, le cui potenzialità sono grandi e ancora troppo poco sfruttate, potrebbe portare a considerevoli miglioramenti sia in termini di efficienza che di risparmio energetico.
COME SFRUTTARE LA GEOTERMIA. I progetti di ricerca si stanno muovendo principalmente su due fronti. Il primo riguarda il tentativo di estendere anche ad altre applicazioni l'utilizzo di acque geotermiche che vengono esclusivamente impiegate nei processi di riscaldamento, mentre il secondo punta alla realizzazione di impianti per la produzione di energia elettrica o di cogenerazione, attraverso la combinazione della geotermia con altre fonti o con usi a cascata del calore. In questo modo, dichiara Maiani, gli attuali valori di potenza elettrica geotermica istallata (0,9%) e di consumo di calore (0,1%) potrebbero rispettivamente raddoppiare e decuplicare.
CELLE SOLARI DI TERZA GENERAZIONE. E la ricerca pura, in che direzione sta andando? Gli sforzi degli studiosi si stanno concentrando, dichiara Maiani, nella ricerca di una reale alternativa ai pannelli fotovoltaici. Le tradizionali tecnologie fotovoltaiche presentano alcuni problemi che ne limitano la diffusione, come i costi elevati dell'energia, stimata attorno ai 4-5 $/W, e la scarsità del silicio, l'unico materiale attualmente utilizzato nelle celle fotovoltaiche. Alle nanotecnologie molecolari si deve la recente diffusione di nuove tipologie di celle solari, dette di terza generazione. I
materiali organici o ibridi nano-ingegnerizzati richiedono, infatti, tecniche di fabbricazione semplici da implementare che consentono di ridurre notevolmente i costi di produzione e che, con una consistenza simile a quella di un inchiostro, possono essere facilmente depositati su ampie superfici.
Le celle fotovoltaiche organiche DSSC. La tecnologie più matura sotto il profilo tecnologico e che il Cnr vuole diffondere commercialmente in breve tempo, è quella delle celle solari a sensibilizzatore organico, note come DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell). Appartenenti al gruppo di celle solari a film sottile, le unità utilizzano un pigmento organico fotosensibile, in grado d’assorbire la luce e generare un flusso d’elettroni, applicato su una membrana costituita da un strato d’ossido metallico nanoporoso e polimeri conduttori o elettroliti liquidi. I principali vantaggi dell'impiego di celle DSSC risiedono, in primo luogo, nella possibilità di essere
applicate verticalmente e, in secondo luogo, nel fatto che, lavorando su luce diffusa,
non necessitino di precisi angoli di inclinazione rispetto alla luce solare. In questo modo, le celle non dovranno per forza essere confinate nei tetti o nelle superfici inclinate ma, grazie alle differenti colorazioni e gradi di trasparenza ottenibili, in base alla tipologia di dye impiegato, troveranno applicazione sopratutto sulle vetrate degli edifici.
Sebbene con rendimenti inferiori, le DSSC consentono di catturare la luce anche in condizioni di nuvolosità, e la
produzione energetica stimata si attesta mediamente sull'
11,3% in laboratorio, con efficienze massime del 7% e con tempi di vita di oltre 7 anni, per pannelli di larga area.
SFRUTTARE IL CAMPO DELL'INFRAROSSO. In una fase ancora progettuale e di perfezionamento è, invece, un progetto di ricerca su pannelli in grado di convertire non la luce visibile dall’occhio umano, ma le radiazioni termiche, ovvero i raggi infrarossi, emanate dai corpi caldi osservabili solo attraverso i visori notturni. E' uno studio sul quale il Cnr sta scommettendo perché si tratta di dispositivi che, se implementati, riusciranno a funzionare anche dopo il tramonto, assorbendo l'energia riemessa dal terreno scaldato durante il giorno.
LA NECESSITA' DI UNA ACCURATA MANUTENZIONE. Tutti questi progetti di ricerca consentono di concepire una tecnologia fotovoltaica che non necessiti di nuovi spazi da invadere, ma che sia in grado di distribuirsi in piccoli impianti ben integrati, senza creare nessun impatto ambientale. Il fotovoltaico di terza generazione offre delle potenzialità in termini di applicazione e di abbattimento dei costi (fino a un fattore 3 rispetto ai pannelli in silicio), ma, come sottolinea Maina, la sua diffusione “aumenterà i problemi sulla rete perché un sistema complesso costituito da migliaia di piccoli impianti che scambiano energia con la rete elettrica ha bisogno di un’accurata gestione e manutenzione”.
